中國(guó)粉體網(wǎng)訊  1975年，日本東北大學(xué)Yajima小組以聚碳硅烷為先驅(qū)體制得了直徑為10um左右的連續(xù)SiC纖維，日本的SiC纖維研制成功不久，我國(guó)就已經(jīng)開始注意到了這種材料的潛在應(yīng)用價(jià)值，開始布局碳化硅纖維的技術(shù)體系研發(fā)，也開始了一段走自主創(chuàng)新道路的奮斗歷程。

第一代SiC纖維的追趕

上世紀(jì)80年代，我國(guó)意識(shí)到碳化硅纖維作為新型材料，在航空航天領(lǐng)域有潛在的應(yīng)用價(jià)值，于是及早入手，提前布局，專門組織國(guó)防科技大學(xué)相關(guān)科研人員成立了SiC纖維課題組。

國(guó)防科技大學(xué)現(xiàn)址

課題組一步步建立SiC纖維制備技術(shù)體系，先后突破了原材料制備與合成聚碳硅烷、連續(xù)熔融紡絲、不熔化處理、燒成等關(guān)鍵技術(shù)，國(guó)防科技大學(xué)馮春祥教授為首的科研團(tuán)隊(duì)經(jīng)過艱苦的探索，于1991年建成了國(guó)內(nèi)第一條連續(xù)碳化硅纖維實(shí)驗(yàn)生產(chǎn)線。在國(guó)內(nèi)，國(guó)防科技大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)對(duì)聚碳硅烷和SiC纖維領(lǐng)域最早進(jìn)行了研發(fā)與探索，培養(yǎng)了一批SiC纖維領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)人才，留下的技術(shù)儲(chǔ)備為不久的將來(lái)SiC纖維的工業(yè)化打下了基礎(chǔ)。

2000年以后，我國(guó)進(jìn)入了第一代SiC纖維的應(yīng)用研究階段，由于其涉及敏感的軍事應(yīng)用，日美等國(guó)長(zhǎng)期以來(lái)一直對(duì)我國(guó)實(shí)行嚴(yán)格的技術(shù)封鎖和產(chǎn)品出口限制。我國(guó)開始了艱苦攻關(guān)，自主研發(fā)的SiC纖維產(chǎn)業(yè)化開發(fā)。蘇州賽力菲陶纖有限公司、廈門大學(xué)等單位先后投入力量進(jìn)行SiC纖維的研制。

2005年，在江蘇省和蘇州市政府的推動(dòng)下，耐高溫連續(xù)碳化硅纖維實(shí)施產(chǎn)業(yè)化開發(fā)，蘇州賽力菲陶纖有限公司成立并落戶蘇州新區(qū)。賽力菲聘請(qǐng)了馮春祥教授為總工程師，組建了一支實(shí)力強(qiáng)大的科研團(tuán)隊(duì)，通過艱苦攻關(guān)，自主研發(fā)，實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵核心裝備自制，成為國(guó)內(nèi)首家實(shí)現(xiàn)連續(xù)碳化硅纖維生產(chǎn)的企業(yè)，一舉打破了日美等國(guó)長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)該類軍事敏感材料的技術(shù)封鎖和產(chǎn)品壟斷。

第二代連續(xù)SiC纖維的并進(jìn)

近10年來(lái)，航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制對(duì)耐高溫連續(xù)SiC纖維提出了明確需求，直接推動(dòng)了第二代、第三代SiC纖維的工程化技術(shù)發(fā)展。

針對(duì)第一代SiC纖維氧含量高導(dǎo)致空氣中長(zhǎng)期使用溫度不能超過1050℃的不足，國(guó)防科技大學(xué)開展了第二代(KD-II型)SiC纖維關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。在保持聚碳硅烷反應(yīng)活性的同時(shí)，通過優(yōu)化聚碳硅烷組成與結(jié)構(gòu)，突破了可紡性良好的高軟化點(diǎn)聚碳硅烷合成及無(wú)氧不熔化處理技術(shù)，優(yōu)化了預(yù)燒和終燒工藝，掌握了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的第二代連續(xù)SiC纖維工程化制備技術(shù)。

“十二五”期間累計(jì)向中航工業(yè)集團(tuán)、航天科技集團(tuán)等用戶單位提供了600多公斤第二代連續(xù)SiC纖維與織物，初步滿足了先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)等對(duì)第二代連續(xù)SiC纖維的迫切需求。

為推動(dòng)第二代連續(xù)SiC纖維的產(chǎn)業(yè)化，國(guó)防科技大學(xué)與九江中船儀表有限責(zé)任公司合作于2016年5月在寧波市奉化經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)籌建了控股子公司寧波眾興新材料科技有限公司，建設(shè)年產(chǎn)十噸級(jí)第二代連續(xù)碳化硅陶瓷纖維產(chǎn)業(yè)化線，以滿足我國(guó)國(guó)防建設(shè)及高端民用裝備市場(chǎng)對(duì)高性能連續(xù)SiC纖維的需求。

廈門大學(xué)也開展了第二代SiC纖維的工程化技術(shù)研究，并且與福建火炬電子科技股份有限公司合作進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化開發(fā)。

至此，連續(xù)SiC纖維在產(chǎn)品種類、性能和產(chǎn)量上已有大幅進(jìn)步，尤其是第二代SiC纖維已經(jīng)接近日本Hi-Nicalon纖維水平。初步突破了國(guó)外對(duì)連續(xù)SiC纖維的制備技術(shù)、工藝設(shè)備到產(chǎn)品實(shí)施禁運(yùn)的一系列封鎖措施。

第三代SiC纖維的趕超

“十二五”期間，國(guó)內(nèi)也開展了對(duì)第三代連續(xù)SiC纖維的關(guān)鍵技術(shù)研究。國(guó)防科技大學(xué)采用兩條技術(shù)路線制備了兩種類型的第三代SiC纖維。目前，國(guó)防科技大學(xué)正在進(jìn)行小批量制備，下一步將開展系統(tǒng)的工程化關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，盡快實(shí)現(xiàn)這種纖維的批量化，以滿足航空航天領(lǐng)域的迫切需求。

此外，廈門大學(xué)也在第二代SiC纖維的基礎(chǔ)上制備了與日本Hi-Nicalon S類似的近化學(xué)計(jì)量比SiC纖維。

雖然我國(guó)SiC纖維研制單位逐步增加，技術(shù)發(fā)展速度逐步加快，但是SiC纖維總體與國(guó)際先進(jìn)水平的仍然存在差距。一方面，第三代SiC纖維工程化關(guān)鍵技術(shù)還沒有完全突破，產(chǎn)業(yè)化能力稍弱；另一方面，國(guó)內(nèi)SiC纖維需要的紡絲、熱工裝備加工精度、控制水平和穩(wěn)定性與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在較大差距，這將影響纖維質(zhì)量水平及產(chǎn)業(yè)化能力長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

自主創(chuàng)新的路途必然是艱苦且遙遠(yuǎn)的，連續(xù)SiC纖維的國(guó)產(chǎn)化之路還有一段路程要走。但這段路程只能我們自己走，也必須我們自己走。

可以預(yù)期，未來(lái)我國(guó)的SiC纖維研發(fā)將進(jìn)入合作與競(jìng)爭(zhēng)并存的快速發(fā)展階段，一方面加速第二代、第三代SiC纖維的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，降低制造成本，推動(dòng)SiC纖維在航空航天領(lǐng)域的規(guī)模應(yīng)用以及民用核能等領(lǐng)域的應(yīng)用，另一方面功能化SiC纖維將呈現(xiàn)百花齊放的格局，圍繞特殊應(yīng)用領(lǐng)域開發(fā)專用SiC纖維，圍繞組成、尺寸、形態(tài)研制具有特殊功能的SiC纖維。

堅(jiān)持自主創(chuàng)新，堅(jiān)持軍民融合，堅(jiān)持研用結(jié)合，相信在未來(lái)10年內(nèi)，將一步步實(shí)現(xiàn)系列化SiC纖維的產(chǎn)業(yè)化，實(shí)現(xiàn)多品種連續(xù)SiC纖維的高性能、低成本和規(guī)模應(yīng)用。全面打破國(guó)外在裝備、技術(shù)和產(chǎn)品方面的封鎖，進(jìn)一步提升SiC纖維的總體水平。

碳化硅纖維這片廣闊天地，國(guó)產(chǎn)化大有作為。

參考來(lái)源

楊連等.功能化碳化硅纖維研究進(jìn)展

陳代榮等.連續(xù)陶瓷纖維的制備、結(jié)構(gòu)、性能和應(yīng)用：研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向

江洪等.碳化硅纖維國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展